Activités de recherche
L’essentiel de mes recherches sont consacrées à l'étude de l'évolution des propriétés physiques des systèmes condensés en fonction de leur densité. Mon travail a balayé des domaines très divers, notamment :
- Équations d’état et diagrammes de phase de systèmes semi-conducteurs.
- Transition semi-conducteur/métal dans les systèmes moléculaires simples.
- Évolution de l’ordre local dans des liquides simples.
- Magnétisme et supraconductivité sous pression.
- Amorphisation sous pression.
- Élaboration de nouveaux matériaux ultra-durs.
- Interactions hôte-invité et avec leur environnement dans les systèmes nanométriques (graphène, nanotubes, fullèrenes, clathrates…).
Aujourd'hui, mon activité s'est recentrée sur les systèmes à dimensionnalité réduite tels que le graphène, les TMDs et les nanotubes de carbone, en couplant nanoptique et propriétés mécaniques.
D'autre part, je développe depuis quelques années une activité de recherche dans le domaine de l'histoire des sciences, que je n'évoquerai pas ici. Vous pouvez en savoir plus en consultant l'onglet "Histoire et patrimoine scientifique".
Quelques résultants marquants
Un diagramme de phases complet des nanotubes de carbone
En collaboration avec des collègues des Etats-Unis, du Royaume Uni et de Chine nous avons publié un article intitulé " Collapse phase diagram of carbon nanotubes with arbitrary number of walls. Collapse modes and macroscopic analog " dans la revue Carbon.
Les nanotubes de carbone présentent des propriétés mécaniques extraordinaires quand il s’agit de les solliciter le long de leur axe, mais ils peuvent s’effondrer radialement soit sous l’effet de pressions externes soit en raison d’instabilités intrinsèques.
A travers un modèle semi-empirique et des modèles atomistiques, nous avons trouvé un diagramme de phase global de la résistance mécanique radiale des nanotubes de carbone. Nous avons ainsi identifié une importante gamme géométrique des nanotubes de carbone, caractérisée par le nombre de parois du tube et le diamètre, présentant une résistance mécanique radiale bien décrite par la physique macroscopique (physique des milieux continus). Nous avons ainsi imaginé et réalisé un « jouet » macroscopique fait de joints d’étanchéité, billes, perles et cordes de guitare permettant de réaliser des expériences sur des similis d’ensembles complexes de nanotubes et prouvé l’équivalence avec les systèmes nanoscopiques. Ce dispositif très simple, permet d’explorer aussi bien la mécanique des nano-composites que la physique de certains tremblements de terre.
L'effet de la pression dans les couples d'atomes
En collaboration avec des collègues de France, de Chine, d’Allemagne et du Japon, nous avons publié un article intitulé " Halogen molecular modifications at high pressure: the case of iodine" dans la revue Physical Chemistry, Chemical Physics. Cet article a été sélectionné comme « hot topic 2021 » par l'éditeur et est diffusé gratuitement.
Les molécules diatomiques sont omniprésentes dans notre environnement, comme dans l’air que nous respirons, mais si nous augmentons la pression en les rapprochant progressivement jusqu’à quand peut-on toujours parler des molécules différenciées ?
Modélisant et mesurant avec une précision proche du millième d’Angstrœm le changement avec la pression de la distance intramoléculaire des halogènes (I2, Br2), les auteurs ont montré la formation des liaisons entre les molécules qui affectent l’état de la molécule elle-même à des pressions bien inférieures aux pressions de métallisation ou dissociation des molécules diatomiques. Ce phénomène pourrait être plus général et avoir des implications dans la physique des planètes géantes, composées essentiellement d’une autre molécule diatomique dans des conditions de très haute pression : l’hydrogène.
